(57)【要約】【課題】内部に吸排気ポートを貫通させて収容するウォータジャケットの形成に好適なシリンダヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】シリンダヘッド側の燃焼室５を構成すると共に燃焼室５の壁面を貫通させて夫々設けた貫通孔１１，１２に吸排気バルブが着座するバルブシート１３，１４を圧入して備え、上面側にウォータジャケット空間６の下側部分を構成するよう一体若しくは接合して構成した周壁３を備える下部デッキ２と、一端部が前記下部デッキ２のウォータジャケット空間６側における前記各貫通孔１１，１２の周縁に接合され、他端部が前記周壁３を貫通した状態で接合される中空筒状の吸排気ポート２１，２２と、前記周壁３の下部デッキ２から離れた端部に接合されてウォータジャケット空間６の上側部分を構成する上部デッキ４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド側の燃焼室を構成すると共に、ウォータジャケット空間の下側部分を構成し、前記燃焼室の壁面を貫通させて夫々設けた貫通孔に吸排気バルブが着座するバルブシートを圧入して備える下部デッキと、
前記ウォータジャケット空間の上側部分を構成する上部デッキと、
前記上部デッキと下部デッキの間で前記ウォータジャケット空間の側面部分を形成する周壁と、
一端部が前記下部デッキのウォータジャケット空間側における前記各貫通孔の周縁に接合され、他端部が前記周壁を貫通させて夫々設けた周壁貫通孔の周縁に接合される中空筒状の吸排気ポートと、
を備えることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項２】
前記吸排気ポートの下部デッキへの接合部は、吸排気ポートの外周面と下部デッキの表面との間で鋳造による隅Ｒより小さい隅Ｒをもって両面が接続されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
前記中空筒状の吸排気ポートは、金属製のパイプにより形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリンダヘッド。
【請求項４】
前記吸排気ポートは、溶接により一体に固定したバルブガイドを備え、バルブガイドの他端は上部デッキの下面に接合されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のシリンダヘッド。
【請求項５】
前記バルブシートは下部デッキに設けた貫通穴の軸方向全長に渡って圧入され、バルブシートと吸排気ポートの端部とを直接接触させて接合されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のシリンダヘッド。
【請求項６】
前記バルブシートは、その外径部がウォータジャケット空間側で小径となり燃焼室側で大径となるテーパ面を備え、燃焼室壁面の、同様に形成した貫通穴に圧入されていることを特徴とする請求項５に記載のシリンダヘッド。
【請求項７】
前記バルブシートの外径がそれに接合される吸排気ポートの端部外径より大きく形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のシリンダヘッド。
【請求項８】
前記バルブシートの外径がウォータジャケット空間側で大径となり燃焼室側で小径となる段付き面を備えて、同様に構成した段付き孔に形成された燃焼室の壁面の貫通孔に圧入するものであることを特徴とする請求項５または請求項７に記載のシリンダヘッド。
【請求項９】
前記吸排気ポートの端部は、バルブシートの上面の外径より大径に形成され、バルブシートの上面と下部デッキの上面とに接触して両者に接合されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のシリンダヘッド。
【請求項１０】
前記吸排気ポートの端部は、半径方向に拡がるフランジ状に形成され、バルブシートの上面と下部デッキの上面とに接触して両者に接合されていることを特徴とする請求項５、請求項６または請求項９のいずれか一つに記載のシリンダヘッド。
【請求項１１】
前記バルブシートと吸排気ポートとは同種材料により形成されていることを特徴とする請求項５から請求項１０のいずれか一つに記載のシリンダヘッド。
【請求項１２】
前記バルブシートと吸排気ポートとは鉄系材料により形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のシリンダヘッド。
【請求項１３】
前記バルブシートと吸排気ポートとの接合は、環状となる接触面同士を全周に渡って溶接されていることを特徴とする請求項１１に記載のシリンダヘッド。
【請求項１４】
シリンダヘッド側の燃焼室を構成すると共に燃焼室の壁面を貫通させて夫々設けた貫通孔に吸排気バルブが着座するバルブシートを圧入して備え、上面側にウォータジャケット空間の下側部分を構成するよう一体若しくは接合して構成した周壁を備える下部デッキを備え、
前記下部デッキのウォータジャケット空間側における前記各貫通孔の周縁に中空筒状の吸排気ポートの一端部を接合すると共にその他端部を前記周壁に貫通した状態で接合し、
次いで、前記周壁の下部デッキから離れた端部に、ウォータジャケット空間の上側部分を構成する上部デッキを接合して形成することを特徴とするシリンダヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記吸排気ポートは、溶接により一体に固定したバルブガイドを備え、バルブガイドの他端は上部デッキの下面に接合されることを特徴とする請求項１４に記載のシリンダヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記バルブシートは下部デッキに設けた貫通穴の軸方向全長に渡って圧入され、その上端が吸排気ポートの端部と直接接触させて接合されていることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のシリンダヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド及びその製造方法に関し、特に、内部に吸排気ポートを貫通させて収容するウォータジャケットの形成に好適なシリンダヘッド及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から吸排気バルブの冷却性を向上させるべくバルブシートを狙って強く冷やすシリンダヘッドが提案されている(特許文献１参照)。
【０００３】
これは、シリンダヘッドにて燃焼室に通じる排気ポート用穴の内壁に沿って筒状のポートライナを嵌め込む。ポートライナの燃焼室側に位置する開口端面にバルブシートを肉盛りして設ける。ポートライナの肉厚内部に冷却液通路を形成する。更に、ポートライナと排気ポート用穴の内壁との間、及びそのポートライナの筒穴内壁のそれぞれに断熱材を設ける。これにより、冷却液通路にはシリンダヘッド側からの入熱や、ポートライナの筒穴（排気ポート）を通過する排気ガスからの入熱が遮断され、その冷却液がバルブシートの冷却のみに供されるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１３３２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、内部に吸排気ポートを貫通させて収容するウォータジャケットの形成に好適なシリンダヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃焼室を構成すると共に燃焼室の壁面を貫通させて夫々設けた貫通孔に吸排気バルブが着座するバルブシートを圧入して備え、上面側にウォータジャケット空間の下側部分を構成するよう一体若しくは接合して構成した周壁を備える下部デッキと、一端部が前記下部デッキのウォータジャケット空間側における前記各貫通孔の周縁に接合され、他端部が前記周壁を貫通した状態で接合される中空筒状の吸排気ポートと、前記周壁の下部デッキから離れた端部に接合されてウォータジャケット空間の上側部分を構成する上部デッキと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明では、シリンダヘッド側の燃焼室の壁面を貫通させて夫々設けた貫通孔に吸排気バルブが着座するバルブシートを圧入して備え、上面側にウォータジャケット空間の下側部分を構成するよう一体若しくは接合して構成した周壁を備える下部デッキと、一端部が前記下部デッキのウォータジャケット空間側における前記各貫通孔の周縁に接合され、他端部が前記周壁を貫通した状態で接合される中空筒状の吸排気ポートと、前記周壁の下部デッキから離れた端部に接合されてウォータジャケット空間の上側部分を構成する上部デッキと、を備える。即ち、下部デッキと上部デッキとの間のいずれかの面でウォータジャケット空間を分割し、分割したウォータジャケット空間内において、下部デッキの燃焼室を形成する壁面の上面から夫々左右側壁に向けて配置した中空円筒状部材により吸排気ポートを形成する構成であるため、ウォータジャケットの形状を吸排気ポート形状に拘束されることなく自由に形成でき、例えば、冷却性能を向上させる形状や、冷却水の貯蔵量を低減して軽量化を図る形状に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態を示すシリンダヘッドの概略断面図。
【図２】シリンダヘッドの要部を拡大して示す断面図。
【図３】本発明の第２実施形態を示す第１実施例のシリンダヘッドの概略断面図。
【図４】第２実施形態を示す第２実施例のシリンダヘッドの要部断面図。
【図５】第２実施形態を示す第３実施例のシリンダヘッドの概略断面図。
【図６】第２実施形態を示す第４実施例のシリンダヘッドの要部断面図。
【図７】第２実施形態を示す第５実施例のシリンダヘッドの要部断面図。
【図８】第２実施形態を示す第６実施例のシリンダヘッドの要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のシリンダヘッド及びその製造方法を各実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用したシリンダヘッドの第１実施形態を示す断面図である。図１において、シリンダヘッド１は、図示しないシリンダブロックの上面に接して燃焼室５を形成する下部デッキ２と、下部デッキ２の周縁に積層してウォータジャケット空間６を、側壁部分を形成する周壁３と、周壁３上に積層されてウォータジャケット空間６を上側から閉じる上部デッキ４と、に分割して形成されている。
【００１１】
前記上部デッキ４は、例えば、吸気弁及び排気弁を開閉作動させるカムシャフトを回転自在に支持するカムキャリアと一体に形成されることが望ましい。前記周壁３は、後述するように、吸気ポート２１及び排気ポート２２が貫通する部位において、上部周壁３と下部周壁３とに分割させて、上部周壁３は上部デッキ４と一体化させ、下部周壁３は下部デッキ２と一体化させることが望ましい。しかしながら、以下では、下部デッキ２、周壁３及び上部デッキ４が夫々別体となっているものについて説明する。これら上下デッキ２，４及び周壁３は、軽合金、例えば、アルミニウム合金のダイキャスト法による鋳造により形成され、互いが接合されて、一体化される。
【００１２】
前記下部デッキ２は、図示しないシリンダブロックの気筒数分のシリンダボアに対応する複数領域を上方に隆起させ、各隆起部分(燃焼室壁という)の下面には各シリンダボアに連ねて複数の窪みを形成して、気筒数分の燃焼室５を形成するようにしている。前記燃焼室５を形成する複数の燃焼室壁７には、その上面と燃焼室５とを連通させ、夫々吸気弁及び排気弁を配置するための複数の貫通孔１１，１２が開口され、各貫通孔１１，１２の燃焼室５側の周縁には、夫々吸気弁及び排気弁を着座させるためのバルブシート１３，１４が設けられる。各バルブシート１３，１４は、各貫通孔１１，１２の燃焼室５側の周縁に設けた段付き孔に外周を圧入させることにより、下部デッキ２に固定されている。
【００１３】
下部デッキ２の燃焼室５を形成する燃焼室壁７を除く、周囲領域は概略平面に形成され、下部デッキ２上に形成される(シリンダヘッド１の)ウォータジャケット空間６とシリンダブロックのウォータジャケット空間とを連通させるための複数の貫通孔を備える。
【００１４】
前記燃焼室壁７に設ける前記各貫通孔１１，１２のウォータジャケット空間６(上面)側の周縁には、対応する吸気ポート２１及び排気ポート２２を構成する鉄系素材からなる薄肉円筒体、例えば、ステンレス鋼等の金属パイプの先端面が接合して配置されている。各金属パイプの他端は、前記周壁３に設けた貫通孔２３，２４に挿入されて保持され、排気ポート２２を構成する金属パイプの端面は周壁３の外面と同一面となるよう形成され、吸気ポート２１を構成する金属パイプの端面は周壁３から突出させて形成されている。
【００１５】
各吸気ポート２１及び排気ポート２２を構成する金属パイプは、下部デッキ２の燃焼室壁７の上面に接触する方向(図中の一点鎖線参照)から周壁３を貫通する方向に方向変換されるよう曲げ加工により形成されている。また、各吸気ポート２１及び排気ポート２２を構成する金属パイプには、前記燃焼室壁７を貫通する貫通孔１１，１２の中心軸(図中の一点鎖線参照)の延長上において、バルブガイド２５，２６を構成する金属パイプ、例えば、ステンレス鋼等の金属パイプの一端が、溶接により固定されている。前記バルブガイド２５，２６を構成する金属パイプの他端は、周壁３に積層される上部デッキ４の下面に接触され、上部デッキ４に接合される。
【００１６】
前記吸気ポート２１を構成する金属パイプの中途部には、燃料を噴射するインジェクタを配置するためのボス２７が、上部デッキ４及び吸気ポート２１を構成する金属パイプを貫通させて配置されている。また、図示していないが、上部デッキ４及びウォータジャケット空間６を貫通して下部デッキ２の燃焼室壁７に達する点火栓用のボスも、上部デッキ４の貫通穴との間及び下部デッキ２の燃焼室壁７との間においてシーリングされた状態で、ロー付け等により接合固定して配置されている。
【００１７】
以上の構成のシリンダヘッド１においては、下部デッキ２の燃焼室壁７を貫通する貫通孔１１，１２に夫々バルブシート１３，１４を圧入し固定して下部デッキ２を構成する。
【００１８】
次いで、バルブガイド２５，２６が溶接固定された吸気ポート２１及び排気ポート２２を、その外端部を周壁３に設けた貫通孔２３，２４に挿入して、周壁３に対して、夫々吸気ポート２１及び排気ポート２２を位置決めして、前記下部デッキ２上に積層することにより、吸気ポート２１及び排気ポート２２の燃焼室５側の開口端を、夫々の開口端と燃焼室壁７に設けた貫通孔１１，１２との軸心を一致させた状態で、下部デッキ２の燃焼室壁７の上面に接触させて、周壁３と吸排気ポート２１，２２を位置決めする。
【００１９】
次いで、周壁３に上部デッキ４を積層して位置決めする。そして、上部デッキ４及び吸気ポート２１を構成する金属パイプを貫通させて設けた穴に、インジェクタを配置するためのボス２７を圧入する。また、図示しないが、上部デッキ４、ウォータジャケット空間６及び下部デッキ２の燃焼室壁７を貫通する貫通孔を設けて、この貫通孔に点火栓用のボスを圧入する。
【００２０】
次いで、以上により組立てたシリンダヘッド組立体を、所定温度、例えば、３００℃程度に加熱して温度上昇させ、高温ロー材料を溶融させた溶融炉内に浸漬(デッピング)することにより、各部品の接合部を構成する隙間にロー剤を滲入させ、次いで、溶融炉内から取出して冷却することにより、各部品同士が接合されて、一体となったシリンダヘッド１を構成することができる。
【００２１】
なお、上記組立方法においては、シリンダヘッド組立体を加熱して、ロー溶融炉に浸漬する方法により各部を接合させるものについて説明したが、各接合部の組立の都度、ロー材を塗布・貼付け等により配置してシリンダヘッド組立体を形成し、そのシリンダヘッド組立体を加熱・冷却して各部を接合させるものであってもよい。また、各接合部の組立の都度、超音波溶着(微細な超音波振動と加圧力によって瞬時に接合部を溶融させ、接合する加工技術)により接合させて、シリンダヘッド１を組立てるものであってもよい。
【００２２】
上記により形成されたシリンダヘッド１は、下部デッキ２と上部デッキ４との間のいずれかの面でウォータジャケット空間６を分割し、分割したウォータジャケット空間６内において、下部デッキ２の燃焼室５を形成する中央領域の燃焼室壁７の上面から夫々左右周壁３に向けて配置した中空円筒状部材により吸排気ポート２１，２２を形成する構成であるため、ウォータジャケット空間６の形状を吸排気ポート２１，２２の形状に拘束されることなく自由に形成でき、例えば、冷却性能を向上させる形状や、冷却水の貯蔵量を低減して軽量化を図る形状に形成することができる。
【００２３】
また、吸排気ポート２１，２２の端面の下部デッキ２への接合面を下部デッキ２燃焼室壁７の上面に形成しているため、高温となる燃焼室５・バルブシート１３，１４から前記接合面を離すことができ、吸排気ポート２１，２２と下部デッキ２との接合面の耐久性を向上できる。
【００２４】
また、吸排気ポート２１，２２の端面と下部デッキ２の燃焼室壁７の上面との接合部は、ウォータジャケット空間６側である吸排気ポート２１，２２の外周面と下部デッキ２の燃焼室壁７の上面との間が鋳造による隅Ｒ（例えば３〜５ｍｍ）より小さい隅Ｒ（３ｍｍ未満）をもって接続される。即ち、燃焼室５中心側では吸排気ポート２１，２２の外周表面と燃焼室壁７の上面とが鈍角となり、燃焼室５中心から離れるに連れて吸排気ポート２１，２２の外周表面と燃焼室壁７の上面とが徐々に鋭角となるも、両面間の隅Ｒは全周に渡って鋳造による隅Ｒより小さく形成される。このため、鋳造によって隅Ｒが大きくなる場合に比較して、冷却性能を向上でき、また、軽量化することができる。また、燃焼室５中心側では吸排気ポート２１，２２の外周表面と燃焼室壁７の上面とが鈍角となり且つ隅Ｒが小さく形成されるため、燃焼室５中心近傍に設けるスパークプラグ周辺の冷却水の流れを向上でき、この点でも、冷却性能を向上できる。
【００２５】
吸排気ポート２１，２２は金属製のパイプを(曲げ加工して)使用するものであるため、その肉厚を均一に形成できると共に薄肉に形成でき、吸排気ポート２１，２２内外の熱交換が促進され、冷却性能を向上でき、軽量化を図ることができる。しかも、吸排気ポート２１，２２の内周表面はパイプ材であるがために円滑であり、吸排気抵抗を最小限に抑制して、機関の吸排気性能を向上させることができる。
【００２６】
また、吸排気ポート２１，２２は溶接により一端を固定してバルブガイド２５，２６を一体に備え、バルブガイド２５，２６の他端は上部デッキ４の下面に接合されるものであるため、バルブガイド２５，２６の支持剛性を向上でき、バルブガイド２５，２６とバルブステムとの摺動性を向上できる。また、バルブガイド２５，２６に支持されて吸排気ポート２１，２２自体の剛性も向上させることができ、それに接合されている下部デッキ２の燃焼室壁７により構成されている燃焼室５の耐久性を向上させることができる。
【００２７】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２８】
（ア）シリンダヘッド側の燃焼室５を構成すると共に燃焼室５の壁面を貫通させて夫々設けた貫通孔１１，１２に吸排気バルブが着座するバルブシート１３，１４を圧入して備え、上面側にウォータジャケット空間６の下側部分を構成するよう一体若しくは接合して構成した周壁３を備える下部デッキ２と、一端部が前記下部デッキ２のウォータジャケット空間６側における前記各貫通孔１１，１２の周縁に接合され、他端部が前記周壁３を貫通した状態で接合される中空筒状の吸排気ポート２１，２２と、前記周壁３の下部デッキ２から離れた端部に接合されてウォータジャケット空間６の上側部分を構成する上部デッキ４と、を備える。即ち、下部デッキ２と上部デッキ４との間のいずれかの面でウォータジャケット空間６を分割し、分割したウォータジャケット空間６内において、下部デッキ２の燃焼室５を形成する壁面の上面から夫々左右周壁３に向けて配置した中空円筒状部材により吸排気ポート２１，２２を形成する構成であるため、ウォータジャケット空間６の形状を吸排気ポート形状に拘束されることなく自由に形成でき、例えば、冷却性能を向上させる形状や、冷却水の貯蔵量を低減して軽量化を図る形状に形成することができる。
【００２９】
また、吸排気ポート２１，２２の下部デッキ２への接合面を下部デッキ２の上面に形成しているため、高温となる燃焼室５・バルブシート１３，１４から前記接合面を離すことができ、吸排気ポート２１，２２と下部デッキ２との接合面の耐久性を向上できる。
【００３０】
（イ）吸排気ポート２１，２２の下部デッキ２への接合部は、吸排気ポート２１，２２の外周面と下部デッキ２の表面との間で小さい隅Ｒをもって両面が接続されるため、燃焼室５中心側では吸排気ポート２１，２２の外周表面と燃焼室壁７の上面とが鈍角となり、燃焼室５中心から離れるに連れて吸排気ポート２１，２２の外周表面と燃焼室壁７の上面とが徐々に鋭角となるも、両面間の隅Ｒは小さく形成される。このため、隅Ｒを大きくなる場合に比較して、冷却性能を向上でき、また、軽量化することができる。また、燃焼室５中心側では吸排気ポート２１，２２の外周表面と燃焼室壁７の上面とが鈍角となり且つ隅Ｒが小さく形成されるため、燃焼室５中心近傍に設けるスパークプラグ周辺の冷却水の流れを向上でき、この点でも、冷却性能を向上できる。
【００３１】
（ウ）中空筒状の吸排気ポート２１，２２は、曲げ加工された金属製のパイプにより形成されているため、その肉厚を均一に形成できると共に薄肉に形成でき、ポート内外の熱交換が促進され、冷却性能を向上でき、軽量化を図ることができる。しかも、吸排気ポート２１，２２の内周表面はパイプ材であるがために円滑であり、吸排気抵抗を最小限に抑制して、機関の吸排気性能を向上させることができる。
【００３２】
（エ）吸排気ポート２１，２２は、溶接により一体に固定したバルブガイド２５，２６を備え、バルブガイド２５，２６の他端は上部デッキ４の下面に接合されるため、バルブガイド２５，２６の支持剛性を向上でき、バルブガイド２５，２６とバルブステムとの摺動性を向上できる。また、バルブガイド２５，２６に支持されて吸排気ポート２１，２２自体の剛性も向上させることができ、それに接合されている下部デッキ２の燃焼室壁７により構成されている燃焼室５の耐久性を向上させることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
図３〜図８は、本発明を適用したシリンダヘッド及びその製造方法の第２実施形態を示し、図３は第１実施例のシリンダヘッドの断面図、図４〜図８は第２〜６実施例のシリンダヘッドの断面図である。本実施形態においては、吸排気ポートの燃焼室５側端部を各バルブシートに直接接合する構成を第１実施形態に追加したものである。なお、図１と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００３４】
図３において、下部デッキ２の前記燃焼室５を形成する燃焼室壁７の上面と燃焼室５とを連通させ、夫々吸気弁及び排気弁を配置するための複数の貫通孔１１，１２が開口されている。この貫通孔１１，１２の内径寸法は、後述するバルブシート１３，１４の外形寸法に対して「締り嵌め」となる寸法に設定されている。即ち、夫々吸気弁及び排気弁を着座させるためのバルブシート１３，１４は前記各貫通孔１１，１２に締り嵌めにより圧入される。また、このバルブシート１３，１４の軸方向寸法は、各貫通孔１１，１２の軸方向の全長と同等に形成している。
【００３５】
このため、バルブシート１３，１４の上面は、燃焼室壁７の上面と同一面に位置し、吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端部と直接接触し、バルブシート１３，１４と吸排気ポート２１，２２とは直接接合される。前記吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端部とバルブシート１３，１４の上面との接合は、両者が鉄系金属であるため、ロー付けに限定されることなく、例えば、レーザビーム溶接や電子ビーム溶接により接合させることができる。前記レーザビーム溶接や電子ビーム溶接は、ウォータジャケット空間６の外周側から溶接ビームを全周に渡って旋回させて実施してもよく、また、より実際的には、バルブシート１３，１４と吸排気ポート２１，２２とが接触している内周側から溶接ビームを全周に渡って回転させて実施することが望ましい。その他の構成は、第１実施形態と同様に構成されている。
【００３６】
本実施形態においては、バルブシート１３，１４と吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端部とが直接溶接により結合される構成であるため、バルブシート１３，１４の燃焼室５側への脱落を防止することができる。また、バルブシート１３，１４は、バルブガイド２５，２６により上部デッキ４にも支持されている吸排気ポート２１，２２の端面に、その背面部(上面)が溶接されて支持されるものとなるため、ウォータジャケット空間６側への脱落も防止することができる。
【００３７】
また、吸排気ポート２１，２２とバルブシート１３，１４が両者共に鉄系金属であるため、吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端部とバルブシート１３，１４の上面との接合をレーザビーム溶接や電子ビーム溶接により接合させることができ、両者の接合強度を一層高めることができる。
【００３８】
因みに、２つの部材を溶接により接合させる場合に、アルミニウム合金材と鉄系材とでは、融点が大きく異なるために溶接は困難となる。また、アルミニウム合金同士では、アルミニウム合金は鉄系材に比べて熱伝導度が高いために、両者を溶融させて接合するレーザ溶接や電子ビーム溶接の場合に、溶融させるまで温度を上昇させることが困難である。これに対して、吸排気ポート２１，２２を、例えば、鉄パイプ等の薄肉筒状部材で構成し、バルブシート１３，１４も同種材である鉄系材で構成した場合に、レーザ溶接や電子ビーム溶接等により接合することが可能となる。
【００３９】
図３に示す第１実施例のシリンダヘッド１においては、バルブシート１３，１４の外径がそれに接合される吸排気ポート２１，２２の端部外径より大きく形成されているため、バルブシート１３，１４の上端がウォータジャケット空間６に露出されることとなり、ウォータジャケット空間６に流される冷却水と直接接触させることができ、冷却性能を向上させ、軽量化を図ることができる。
【００４０】
図４に示す第２実施例のシリンダヘッド１においては、バルブシート１３，１４が圧入される燃焼室壁７の貫通孔１１，１２をウォータジャケット空間６側で大径となり燃焼室５側で小径となる段付孔１１Ａ,１２Ａにより形成する。また、バルブシート１３，１４の外径部も同様に、ウォータジャケット空間６側で大径となり燃焼室５側で小径となる段付面を備えるよう形成する。
【００４１】
そして、バルブシート１３，１４を下部デッキ２の燃焼室壁７の貫通孔(段付孔１１Ａ,１２Ａ)に、ウォータジャケット空間６側から圧入することにより、下部デッキ２に固定する。次いで、第１実施例と同様に、バルブシート１３，１４の上面と吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端面とを、例えば、レーザビーム溶接や電子ビーム溶接により接合させるようにしている。
【００４２】
この実施例のシリンダヘッド１では、バルブシート１３，１４の外径がウォータジャケット空間６側で大径となり燃焼室５側で小径となる段付き面を備えて、同様に構成した段付き孔１１Ａ,１２Ａを備える燃焼室壁７の貫通孔１１，１２に圧入するものであるため、バルブシート１３，１４の燃焼室５(下部)側への脱落をより確実に防止できる。また、第１実施例と同様に、バルブシート１３，１４の上端がウォータジャケット空間６に露出されることとなり、ウォータジャケット空間６に流される冷却水と直接接触させることができ、冷却性能を向上させ、軽量化を図ることができる。また、バルブシート１３，１４と吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端部との溶接する接合面積を増加させることができ、両者の接合強度を向上させることができる。
【００４３】
図５に示す第３実施例のシリンダヘッド１においては、バルブシート１３，１４の上面(ウォータジャケット空間６側)に溶接結合される吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端部をバルブシート１３，１４の外径より大径に形成し、バルブシート１３，１４の外径よりはみ出した領域を燃焼室壁７の上面(ウォータジャケット空間６側)に接合(ロー付け)させるようにしたものである。
【００４４】
この実施例においては、バルブシート１３，１４の上面に溶接結合する吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端部を大径にして燃焼室壁７の上面に接触させて接合しているため、バルブシート１３，１４の燃焼室５(下部)側への脱落をより確実に防止できる。
【００４５】
図６に示す第４実施例のシリンダヘッド１においては、バルブシート１３，１４が圧入される燃焼室壁７の貫通孔１１，１２をウォータジャケット空間６側で小径となり燃焼室５側で大径となるテーパ孔１１Ｂ，１２Ｂにより形成する。また、バルブシート１３，１４の外径部も同様に、ウォータジャケット空間６側で小径となり燃焼室５側で大径となるテーパ面を備えるよう形成する。
【００４６】
そして、バルブシート１３，１４を下部デッキ２燃焼室壁７の貫通孔(テーパ孔１１Ｂ，１２Ｂ)に、燃焼室５側から圧入することにより、下部デッキ２に固定する。次いで、第１実施例と同様に、バルブシート１３，１４の上面と吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端面とを、例えば、レーザビーム溶接や電子ビーム溶接により接合させるようにしている。前記貫通孔１１，１２のテーパ孔１１Ｂ，１２Ｂ及びバルブシート１３，１４のテーパ面は、その軸方向の全領域に設けてもよく、また、図示例に示すように、軸方向の一部(図示例では、燃焼室５側)領域に設けるものであってもよい。
【００４７】
一般に、バルブシート１３，１４は着座する吸排気バルブとテーパ面で接触するよう、燃焼室５側の内周縁がテーパ状に切削されるため、燃焼室５側で拡大するテーパ面を外周に設けることは、バルブシート１３，１４の強度を確保するために有利な構成となる。
【００４８】
この実施例では、バルブシート１３，１４の外径部が、ウォータジャケット空間６側で小径となり燃焼室５側で大径となるテーパ面を備えるため、バルブシート１３，１４が燃焼室５を形成する燃焼室壁７に確実に保持され、上部(ウォータジャケット空間６)へ抜出すことを確実に防止できる。
【００４９】
図７に示す第５実施例のシリンダヘッド１においては、図６に示す第４実施例のシリンダヘッド１における吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端部をバルブシート１３，１４の外径より大径に形成し、バルブシート１３，１４の外径よりはみ出した領域を燃焼室壁７の上面(ウォータジャケット空間６側)に接合(ロー付け)させるようにしたものである。
【００５０】
この実施例においては、第４実施例のバルブシート１３，１４の上方への抜け出しを防止する効果に加えて、バルブシート１３，１４の上面に溶接結合する吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端部を大径にして燃焼室壁７の上面に接触させて接合しているため、バルブシート１３，１４の燃焼室５(下部)側への脱落もより確実に防止できる。
【００５１】
図８に示す第６実施例のシリンダヘッド１においては、図６に示す第４実施例のシリンダヘッド１における吸排気ポート２１，２２を構成する筒状部品からなるパイプ材を薄肉化させて、燃焼室５側端部に接合フランジ２８を形成している。そして、前記接合フランジ２８とバルブシート１３，１４の上面とを、矢印に示す吸排気ポート２１，２２の軸方向から接合フランジ２８全周に渡ってレーザビーム若しくは電子ビームにより溶接して、吸排気ポート２１，２２とバルブシート１３，１４とを結合させるようにしている。
【００５２】
本実施例では、吸排気ポート２１，２２を薄肉化していることにより、レーザビーム溶接や電子ビーム溶接により、吸排気ポート２１，２２の軸方向から溶接でき、両者の接合を容易に行うことができる。
【００５３】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（エ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００５４】
（オ）バルブシート１３，１４は下部デッキ２に設けた貫通穴１１，１２の軸方向全長に渡って圧入され、バルブシート１３，１４と吸排気ポート２１，２２の端部とを直接接触させて接合されているため、バルブシート１３，１４の燃焼室５側への脱落を防止することができる。また、バルブシート１３，１４は、バルブガイド２５，２６により上部デッキ４にも支持されている吸排気ポート２１，２２の端面に、その背面部(上面)が溶接されて支持されるものとなるため、ウォータジャケット空間６側への脱落も防止することができる。
【００５５】
（カ）図６〜図８に示すように、バルブシート１３，１４は、その外径部がウォータジャケット空間６側で小径となり燃焼室５側で大径となるテーパ面を備え、燃焼室壁７の、同様に形成した貫通穴１１，１２に圧入されているため、バルブシート１３，１４が燃焼室５を形成する燃焼室壁７に確実に保持され、上部(ウォータジャケット空間６)へ抜出すことを確実に防止できる。
【００５６】
(キ)図３及び図４に示すように、バルブシート１３，１４の外径がそれに接合される吸排気ポート２１，２２の端部外径より大きく形成されているため、バルブシート１３，１４の上端がウォータジャケット空間６に露出されることとなり、ウォータジャケット空間６に流される冷却水と直接接触させることができ、冷却性能を向上させ、軽量化を図ることができる。
【００５７】
（ク）図４に示すように、バルブシート１３，１４の外径がウォータジャケット空間６側で大径となり燃焼室５側で小径となる段付き面を備えて、同様に構成した段付き孔に形成された燃焼室５の壁面の貫通孔１１，１２に圧入するものであるため、バルブシート１３，１４の燃焼室５(下部)側への脱落をより確実に防止できる。また、バルブシート１３，１４と吸排気ポート２１，２２の燃焼室５側端部との溶接する接合面積を増加させることができ、両者の接合強度を向上させることができる。
【００５８】
(ケ)図５〜図７に示すように、吸排気ポート２１，２２の端部は、バルブシート１３，１４の上面の外径より大径に形成され、バルブシート１３，１４の上面と下部デッキ２の上面とに接触して両者に接合されているため、大径部(フランジ)と燃焼室壁７の上面との接合面積を大きくでき、吸排気ポート２１，２２と下部デッキ２との接合強度を大きくでき、その耐久性を高くできる。また、バルブシート１３，１４の燃焼室５(下部)側への脱落をより確実に防止できる。
【００５９】
（コ）図７及び図８に示すように、吸排気ポート２１，２２の端部は、半径方向に拡がるフランジ状２８に形成され、バルブシート１３，１４の上面と下部デッキ２の上面とに接触して両者に接合されているため、吸排気ポート２１，２２を薄肉化でき、ウォータジャケット空間６に流れる冷却液との熱交換を促進させることができる。また、フランジ部２８と燃焼室壁７の上面との接合面積を大きくでき、吸排気ポート２１，２２と下部デッキ２との接合強度を大きくでき、その耐久性を高くできる。また、バルブシート１３，１４と吸排気ポート２１，２２を同種金属の例えば鉄系材料により構成する場合には、レーザビーム溶接や電子ビーム溶接により、吸排気ポート２１，２２の軸方向から溶接でき、両者の接合を容易に行うことができる。
【００６０】
（サ）バルブシート１３，１４と吸排気ポート２１，２２とは同種材料により形成されているため、両者を容易に接合させることができる。
【００６１】
（シ）バルブシート１３，１４と吸排気ポート２１，２２とは鉄系材料により形成されているため、両者を溶接等により容易に接合させることができる。
【００６２】
（ス）バルブシート１３，１４と吸排気ポート２１，２２との接合は、環状となる接触面同士を全周に渡って溶接されているため、両者をレーザビーム溶接や電子ビーム溶接等により容易に接合させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  シリンダヘッド
２  下部デッキ
３  周壁
４  上部デッキ
５  燃焼室
６  ウォータジャケット空間
７  燃焼室壁
１１，１２  貫通孔
１３，１４  バルブシート
２１，２２  吸排気ポート
２５，２６  バルブガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010255553.tif 000007
【図６】
2010255553.tif 000008
【図７】
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【図８】
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